大數(shù)據(jù)時(shí)代應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程教學(xué)改革研究

徐濟(jì)科

摘 要 大數(shù)據(jù)技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)中的應(yīng)用愈發(fā)普遍，地位也愈發(fā)重要。由于一方面，很多大數(shù)據(jù)技術(shù)需要從業(yè)人員掌握相當(dāng)程度的數(shù)學(xué)知識(shí);另一方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)也可以被直接用于教學(xué)活動(dòng)進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，因此高校數(shù)學(xué)類課程的改革在當(dāng)前環(huán)境下的必要性不言而喻。本文將緊密的結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)，深入地探討應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程在當(dāng)前環(huán)境下的教學(xué)改革方向與具體實(shí)踐策略。

關(guān)鍵詞 大數(shù)據(jù) 應(yīng)用型本科 數(shù)學(xué)類課程

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2020.05.009

Abstract The application of big data technology in today's society is becoming more and more common and important. On the one hand， a lot of big data technology needs practitioners to master a considerable degree of mathematical knowledge; on the other hand， big data technology can also be directly used in teaching activities to improve the quality of teaching， so the need for the reform of college mathematics courses in the current environment is not obvious. This paper will closely combine the characteristics of the big data era， in-depth discussion of the application-oriented undergraduate mathematics courses in the current environment of the direction of teaching reform and specific practical strategies.

Keywords big data; applied undergraduate; mathematics course

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代的特點(diǎn)

研究機(jī)構(gòu)Gartner針對(duì)大數(shù)據(jù)給出了這樣的定義。“大數(shù)據(jù)”是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力來適應(yīng)海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。大數(shù)據(jù)具有下列幾個(gè)典型的特征，其一是多元化，不難發(fā)現(xiàn)在當(dāng)今社會(huì)，人們可以通過各類渠道獲得多樣化的數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)格式，這樣便大大促進(jìn)了信息媒體化;其二是個(gè)性化，龐大多樣的數(shù)據(jù)是一種可以人人共享的信息資源，每個(gè)人都可以在“數(shù)據(jù)海洋”中獲取相關(guān)信息進(jìn)而滿足自身發(fā)展需求;其三是可量化，當(dāng)今社會(huì)幾乎萬(wàn)事萬(wàn)物都可以轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)從而錄入計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行一系列分析、可視化等操作;其四是預(yù)測(cè)性，由于人們擁有了海量的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)結(jié)合在一起便可以系統(tǒng)全面的反應(yīng)諸多事物的全面特征，人們進(jìn)而依托這些多元化的原始數(shù)據(jù)以及越來越完備的分析工具，便可以比較精確的作出預(yù)測(cè)與判斷。這些特點(diǎn)無(wú)疑加深了人與人之間聯(lián)系的緊密程度，最終則會(huì)把人類社會(huì)引領(lǐng)向一個(gè)新高度。

由于大數(shù)據(jù)的這一系列特征以及其無(wú)可限量的前景，越來越多的高校學(xué)生選擇了大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)。因此，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的全面到來，大數(shù)據(jù)對(duì)于高校教育的改變將會(huì)是一個(gè)大大的補(bǔ)充。一方面史無(wú)前例地，廣大高校可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)去追蹤每一個(gè)個(gè)體的具體情況，獲取每一個(gè)個(gè)體的具體數(shù)據(jù)，從而使得研究分析每一個(gè)個(gè)體成為可能事件;另一方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)的普及以及現(xiàn)階段大數(shù)據(jù)人才的匱乏也給高校的各類課程建設(shè)帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，為高校教育邁入一個(gè)全新的階段鋪平了道路。

2 應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程的現(xiàn)狀

應(yīng)用型本科以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)，教學(xué)方面強(qiáng)調(diào)技能性和應(yīng)用性。對(duì)于應(yīng)用型本科來說，核心數(shù)學(xué)類課程主要包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、復(fù)變函數(shù)和離散數(shù)學(xué)等。其中，同一門課一般會(huì)開設(shè)面向經(jīng)管類學(xué)生與工科類學(xué)生的兩個(gè)不同版本。

（1）現(xiàn)階段應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程的課堂教學(xué)方式。隨著計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化信息技術(shù)的全面普及，現(xiàn)階段的數(shù)學(xué)課程教學(xué)較之以往有了長(zhǎng)足的進(jìn)步與提高，其中一個(gè)典型的例子便是幻燈片（PPT）的廣泛應(yīng)用。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師需要把每一個(gè)定義，定理和圖形等課堂元素手動(dòng)抄寫或繪制到黑板之上，這不僅會(huì)耗費(fèi)大量的課堂時(shí)間，而且教師的手寫與繪圖的質(zhì)量也會(huì)嚴(yán)重左右學(xué)生的理解與學(xué)習(xí)，故而幻燈片的大量使用無(wú)疑是一個(gè)進(jìn)步。然而，任何事物都具有兩面性，幻燈片的普及也帶來一個(gè)不可避免的問題，部分教師在進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的時(shí)候過于依賴幻燈片，使得原本應(yīng)當(dāng)生動(dòng)有趣的課堂變成了教師站在講臺(tái)上“過幻燈”。數(shù)學(xué)類課程的知識(shí)點(diǎn)普遍具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓裕處煄ьI(lǐng)學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的推導(dǎo)非常重要，因此“過幻燈”現(xiàn)象必然不能滿足高校數(shù)學(xué)類課程教學(xué)的基本要求，同時(shí)也嚴(yán)重打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（2）現(xiàn)階段應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程所面臨的問題與困難。如前文所述，應(yīng)用型本科的核心是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用與動(dòng)手能力，而大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)應(yīng)用型人才的要求則更甚以往。然而，顯而易見的是，數(shù)學(xué)類課程中的絕大部分知識(shí)點(diǎn)都具有極強(qiáng)的理論性。在教學(xué)活動(dòng)開展的過程中，教師們往往會(huì)選擇花更多的時(shí)間推導(dǎo)和分析它們的理論意義，同時(shí)卻弱化了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用的介紹以及對(duì)實(shí)際問題的分析能力的培養(yǎng)。這樣的教學(xué)模式便導(dǎo)致了理論與實(shí)際的嚴(yán)重脫離，很多學(xué)生反映在學(xué)完了幾門核心數(shù)學(xué)課之后，他們只會(huì)去解具體的數(shù)學(xué)理論習(xí)題，而不懂得怎樣在一個(gè)實(shí)際問題中去利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)。

目前絕大部分應(yīng)用型本科的數(shù)學(xué)類課程都采用了“平時(shí)成績(jī)+期末成績(jī)”的方法來考核學(xué)生，其中平時(shí)成績(jī)的內(nèi)容主要包括出勤情況與作業(yè)情況等。而由于我國(guó)特殊的國(guó)情，絕大部分?jǐn)?shù)學(xué)教師需要帶3～4個(gè)班，而每個(gè)班都擁有超過100名學(xué)生，這便導(dǎo)致了教師很難具體認(rèn)識(shí)每一個(gè)學(xué)生，進(jìn)而使得平時(shí)分的可靠性與科學(xué)性大打折扣。另一方面，期末考試則采取的是傳統(tǒng)的閉卷紙質(zhì)形式，其題型主要包括選擇題、填空題、證明題和計(jì)算題等，由于期末考試所占比重極大而應(yīng)試性又極強(qiáng)，這樣便導(dǎo)致了相當(dāng)一部分的學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)積極性不高，考前依靠臨時(shí)突擊勉強(qiáng)過關(guān)。學(xué)生們這樣的學(xué)習(xí)心態(tài)顯然不利于他們滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代社會(huì)對(duì)人才的要求。

（3）大數(shù)據(jù)時(shí)代下數(shù)學(xué)類課程改革的必要性。通過前文的論述我們發(fā)現(xiàn)，目前的教學(xué)模式的弊端正日益顯現(xiàn)出來，而隨著科技的不斷進(jìn)步和大數(shù)據(jù)時(shí)代的全面到來，學(xué)校針對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)則在潛移默化中不斷地變化與更新著。如果學(xué)校不主動(dòng)積極地作出革新以適應(yīng)這樣的變化，依然遵照傳統(tǒng)模式去培養(yǎng)學(xué)生，則很有可能被這個(gè)高速前進(jìn)中的社會(huì)所淘汰。因此，在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，應(yīng)用型本科的數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)改革是勢(shì)在必行的。

3 結(jié)合大數(shù)據(jù)的應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)模式研究

大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)中有很多都應(yīng)用到了數(shù)學(xué)知識(shí)，這樣就使得二者的內(nèi)在關(guān)系十分緊密，因而大數(shù)據(jù)也直接影響著應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程的前進(jìn)方向。對(duì)于一名應(yīng)用型本科的學(xué)生而言，如果其可在幾門數(shù)學(xué)課程中打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，則其在日后嘗試走向大數(shù)據(jù)相關(guān)崗位的時(shí)候就會(huì)事半功倍，即高校數(shù)學(xué)類課程的學(xué)習(xí)是在為大數(shù)據(jù)人才的成功輸出服務(wù)。而反過來說，大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)也可以直接用于數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)而在各方各面提高教學(xué)水平與質(zhì)量，亦即大數(shù)據(jù)也是在為高校數(shù)學(xué)類課程的學(xué)習(xí)服務(wù)。

（1）教師的觀念與學(xué)校的目標(biāo)需要與時(shí)俱進(jìn)。由于絕大部分高校數(shù)學(xué)教師均是數(shù)學(xué)專業(yè)科班出身，受自身教育背景的限制，部分?jǐn)?shù)學(xué)教師養(yǎng)成了一個(gè)不好的習(xí)慣，即刻板不靈活，這樣的習(xí)慣在實(shí)際教學(xué)中便體現(xiàn)為培養(yǎng)出的學(xué)生擅長(zhǎng)做題和計(jì)算，但不擅長(zhǎng)應(yīng)變和獨(dú)立思考。而在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，大數(shù)據(jù)的相關(guān)應(yīng)用在不斷的精進(jìn)與完善，伴隨著的便是其核心技術(shù)與核心思想幾乎是無(wú)時(shí)無(wú)刻不在變動(dòng)，好的技術(shù)與思想會(huì)被保留并被廣泛推廣，不好的則自然會(huì)被淘汰。更進(jìn)一步說，即使某技術(shù)或思想在一定時(shí)期內(nèi)被認(rèn)為是好的，到了下一個(gè)時(shí)期它依然很可能由于某種原因被突然摒棄。因此，作為一個(gè)新時(shí)代的數(shù)學(xué)教師，其思想觀念一定要轉(zhuǎn)變，一定要努力積極的去查閱資料獲取最新最全的知識(shí)進(jìn)而不斷地進(jìn)行自我提高與突破。

另一方面，部分高校在實(shí)際教學(xué)中的培養(yǎng)目標(biāo)已然跟不上時(shí)代的步伐，他們的思想依然停留在上一個(gè)時(shí)代，認(rèn)為既然是數(shù)學(xué)課，那一個(gè)學(xué)生在修完此門課之后會(huì)背定義，會(huì)證明定理，會(huì)利用公式進(jìn)行計(jì)算那便是學(xué)的“好”。然而正如前文所述，這樣的學(xué)生是不可能滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)人才的要求的。為此，部分高校需要將自己的視野拓寬，詳細(xì)地去了解大數(shù)據(jù)時(shí)代具體需要相關(guān)人才們都懂些什么做些什么，進(jìn)而再因地制宜地制定出合理的培養(yǎng)目標(biāo)。

（2）將大數(shù)據(jù)相關(guān)知識(shí)引入課堂。針對(duì)大數(shù)據(jù)相關(guān)專業(yè)以及應(yīng)用型高校的特點(diǎn)，在其數(shù)學(xué)類課程之中可以適當(dāng)?shù)臏p少理論部分所占的比重，如略講一部分復(fù)雜定理的證明或適當(dāng)降低理論證明題的要求等。而與此同時(shí)則應(yīng)當(dāng)在合適的地方初步地介紹各個(gè)知識(shí)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用。一個(gè)可行的方案是在每一章的末尾添加“知識(shí)縱橫”項(xiàng)目，在其中給出具體應(yīng)用實(shí)例，如在線性代數(shù)課程中的矩陣這一章的末尾初步地引入和介紹多元線性回歸模型的矩陣形式，又如在高等數(shù)學(xué)中的多元函數(shù)微分學(xué)的末尾給出最小二乘法的簡(jiǎn)單概念。再者，廣大應(yīng)用型高校也可以考慮為數(shù)學(xué)類課程添加實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生們有限的學(xué)習(xí)具體的分析工具如SAS、R和SPSS等的使用方法，進(jìn)而讓學(xué)生們上機(jī)并安排他們針對(duì)一些實(shí)際問題做一些簡(jiǎn)單的分析并最終得出一定的結(jié)論，從而讓學(xué)生們?yōu)槲磥砀钊氲膶W(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)提高數(shù)學(xué)類課程的教學(xué)質(zhì)量。大數(shù)據(jù)時(shí)代下的數(shù)學(xué)類課程的課堂應(yīng)當(dāng)是多元化與動(dòng)態(tài)化的，高校不應(yīng)當(dāng)再拘泥于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，而應(yīng)是積極的去探索線上教學(xué)與在線學(xué)習(xí)這一新型模式。在當(dāng)前背景下，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)搭建線上教學(xué)平臺(tái)并大規(guī)模投入使用已成為可能，高校可以在平面搭建好之后為其進(jìn)行細(xì)致的分區(qū)以提高教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，如針對(duì)性的設(shè)置預(yù)習(xí)專區(qū)、重難點(diǎn)學(xué)習(xí)專區(qū)、基礎(chǔ)知識(shí)專區(qū)與鞏固提高專區(qū)等子版塊，其后再由教師們負(fù)責(zé)在它們之中放置各類教學(xué)資源。另一方面，對(duì)學(xué)生的考核辦法也可局部施行數(shù)字化，即在云端實(shí)時(shí)錄入存儲(chǔ)學(xué)生的作業(yè)或考試成績(jī)，進(jìn)而利用大數(shù)據(jù)技術(shù)加以分析從而得出一系列結(jié)果或結(jié)論，最終成為教師們?cè)诮o出總評(píng)時(shí)的一個(gè)重要參考。

4 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)時(shí)代的全面到來對(duì)應(yīng)用型本科數(shù)學(xué)類課程的影響是全方面的，各高校應(yīng)當(dāng)積極主動(dòng)的進(jìn)行探索進(jìn)而跟上時(shí)代的步伐。而在摸索的過程中則不可避免的會(huì)遭遇困難與挫折，此時(shí)則需要高校的全體人員知難而進(jìn)，共同進(jìn)退。隨著困難的克服與經(jīng)驗(yàn)的積累，廣大應(yīng)用型本科最終必然可以大數(shù)據(jù)時(shí)代下探索出最為科學(xué)的教學(xué)模式。

項(xiàng)目名稱：2018年安徽省質(zhì)量工程項(xiàng)目《大數(shù)據(jù)課程體系中數(shù)學(xué)與其他課程的相輔關(guān)系》2018jyxm0149

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